（一） 岑水场的产铜盛况及其原因
岑水场产铜最多的年头在熙宁（1068-1077）、元丰年间（1078至1085年） “岁收无虑六百万斤”10 。
《宋会要辑稿》11：凡山泽之入，金一千四十八两，银一十二万九千四百六十两，铜二千一百七十四万四千七百四十九斤，铁五百六十五万九千六百四十六斤，铅七百九十四万三千三百五十斤，锡六百一十五万九千二百九十一斤，朱砂二千七百八斤，水银二千一百一十五斤。
21744749斤是宋代有记载的铜最高年产量。是第一次祖额10711466斤的两倍有多。21744749斤我认为是熙宁十年的数字。有人以为是元丰三年的数字，因为元丰三年铸钱达到506万贯12。我认为那个记载有误，会专文说明这个问题，这里先省略不谈。
理论上说，岑水场、中子场在21744749斤里，占有很大比例，以元丰元年87.693%的占有比推测，大约1906.86万斤。
北宋钱币里，熙宁元宝、熙宁重宝、元丰通宝小平和折二钱的量都特别的大，跟熙宁、元丰年间铜产量巨大有直接的关系，更是跟这期间，岑水场铜的巨大产量也直接相关。
《资治通鉴长编》13[熙宁五年十一月] ……王安石言：“……今岑水聚浮浪至十余万，所收铜已患无本钱可买……”
熙宁五年（1072年），尚不是岑水场产铜最多的年份，这时候，已经聚集十余万人在此采矿、冶炼。其后，熙宁十年、元丰元年产量成倍增加，需要的人当更多。
熙宁、元丰年间的铜产量激增，跟王安石变法有直接关系。熙宁二年（1069年）二月，王安石开始推行新法，采取一系列改革措施，其目的是“富国强兵”。
熙宁元年（1068年）二月，设“制置三司条例司” ；熙宁二年九月，颁布青苗法；熙宁二年十一月颁布农田水利法；熙宁三年（1070年）司农寺制定《畿县保甲条例颁行》；熙宁四年（1071年）募役法即免役法；八月由司农寺制定《方田均税条约》；熙宁五年（1072年）三月颁行市易法。
（二） 岑水场的产铜量下降及原因
北宋铜产量在熙宁十年登峰造极后，很快开始衰落。从超过祖额一倍，到很快低于祖额。这时候，潭州永兴场的产量比以前还有增加，所以，韶州。尤其是岑水场的产量衰败是主要原因。
韶州岑水场和中子场第一祖额有提到，第二次祖额，只剩下岑水场，中子场不再提及，很可能是中子场产量下降太多，把中子场合并到岑水场中了。
《宋会要辑稿》14 哲宗元佑元年二月二日，新淮南等路提点坑冶铸钱事李深言：「坑冶、铸钱，旧隶一司，至元丰二年以荆广、淮浙分为两路。韶州岑水等场自去年以来坑冶不发，欲乞两路提点铸钱通为一司。」从之
元祐元年（1086），因为岑水场产铜产量下降太多，两路铸钱司也因而并为一司。
元祐（1086年—1094年四月）后，岑水场产铜产量一直在下降。
绍圣元年（1094年），蔡京因为岑水场产铜产量下降，将岑水场部分工匠调到陕西兴办冶炼15。
岑水场产铜产量下降，重要的原因，是之前一直火法炼铜，最先开采、冶炼的都是容易开采的富矿，随着矿越挖约深，采矿难度加大，也越来越危险，产量也就减少。
《谈苑》16元祐四年贬知韶州的孔平仲言“韶州岑水场，往岁铜发，掘地二十余丈即见铜。今铜益少，掘地益深，至七八十丈。役夫云，地中变怪至多，有冷烟气中人即死。役夫掘地而入，必以长竹筒端置火先试之，如火焰青，即是冷烟气也。急避之，勿前，乃免。”
采矿都是沿着矿脉，斜着往下挖。现代的露天采矿，不用考虑通风问题，而现代的坑道采挖，保持通风是最重要的一项安全措施。古人受到当是技术限制，无法有效解决深处有害气体的排出。
《曲江县志》17载：“胆矾水：城南七十里，宋初置场采铜，谓场水能浸生铁成铜。又出生、熟胆矾。其取矾极艰，役夫死者十尝五、六。岁贡生矾二十斤，数矾十斤。明成化元年，都尉史姑苏韩雍奏革。”
“役夫死者十尝五、六”显然有些夸大了，而且岁贡只不过数十斤胆矾，跟宋代元额八十万斤胆铜、十万斤矾完全没法比。生矾就是结晶硫酸铜CuSO4·5H2O，熟矾是无水硫酸铜。
元丰八年（1085年），宋哲宗即位初，高太后垂帘听政，起用司马光为宰相，新法几乎全被废掉。
《宋会要辑稿》18 (元祐元年)户部尚书李常言：「岑水等场自来出铜矿最多，近年收买全不敷。欲乞选有干局官诣逐场询访事理，招致坑户，候铜利兴发，将见废监州郡随买到铜多寡，逐旋兴发鼓铸钱宝。」从之。
元祐元年，也因为岑水场等很多铜场未完成祖额产量，尚书李常建议，选派有能力的官员巡查各铜场，招多坑户，以待铜场兴旺，建议得到朝廷认可。
元祐年间，新法废除，产量不可避免的减少了。虽然在绍圣年间普及了胆水浸铜，但已经无法恢复到熙宁、元丰那样的鼎盛时期。
元符元年重新制定的元额，全国总7057263.5斤，不到第一次元额10711466斤的三分之二。
（三） 胆水浸铜与胆土淋铜
绍圣年间（1094-1097年），饶州德兴人张潜、张甲父子将《浸铜要略》献于朝廷，各铜矿开始按《浸铜要略》采用胆水湿法提炼胆铜。
湿法炼铜既胆铜法分为胆水浸铜和胆土淋（煎）铜两种方式19。
胆水浸铜是张潜先在德兴的兴利场试行，信州铅山场绍圣二年复置，并且大规模采用胆水浸铜，效果显著，很快就推行全国。
胆土淋铜法是岑水场首创，然后推广全国。各矿场往往胆水浸铜和胆土淋铜两种方式并用。
《宋会要辑稿》20（政和五年1115年）“四月十六日，江淮荆浙福建广南路提点坑冶铸钱虔州司奏：「昨饶州岑水场措置创兴煎铜之法，本场收到煎淋铜二十七万一十斤。旧来每年亡收胆铜三十余万，因本司措置创添煎淋碴铜等，遂收及六十余万斤。其煎淋铜功利不小，永远岁岁得铜铸钱，补助上供。」诏提点官并措置官各与转一官。”
政和五年（1115年）虔州（绍兴二十三年改名赣州）司官员和岑水场措置官员因为创新采用了胆土淋（煎）铜法，产量倍增，各升官一级。
元代危素的《浸铜要略序》中说“政和五年，雨多泉溢，所浸最多。”
胆水法受到雨水的限制，胆土法则不受雨水限制，随时都可以采用。而且，可以把以前不曾利用的废矿、贫矿重新利用。
《宋会要辑稿》21 （乾道九年）十月九日，李大正状奏：「契勘韶州岑水场趁办浸铜、淋铜课额，全仰春水浸渍，今年一春阙铁使用。臣至南雄州，索到收支铁历点对，去岁一年之间收铁五十八万余斤，其南雄州只支发过二十七万余斤。照得般发铜铁纲运，系本司主管、通判南雄州林次韩，今已任满去官。见任通判曹纬自正月到任，至目下已发过铁五十八万余斤，有此不同。欲望特赐处分，以为劝戒。」诏林次韩特降一官，曹纬特转一官。
南方春天的阴雨绵绵，对出胆水有很大好处。夏天的雨虽然多，但多是暴雨，容易引起山洪，反倒不利于胆水生成。
（四） 浸铜之法的关键之处和最早尝试
《宋史》22（浸铜之法：以生铁锻成薄片，排置胆水槽中浸渍数日，铁片为胆水所薄，上生赤煤，取刮铁煤入炉，三炼成铜。大率用铁二斤四两，得铜一斤。饶州兴利场、信州铅山场各有岁额，所谓胆铜也。）
《宋会要辑稿》23浸铜之法：先取生铁打成薄片，目为锅铁，入胆水槽，排次如鱼鳞，浸渍数日。铁片为胆水所薄，上生赤煤，取出，刮洗钱煤入炉烹炼。凡三炼，方成铜。其未化铁却添新铁片，再下槽排浸。
《宋史》和《宋会要辑稿》记载的浸铜步骤大致相同。提炼胆铜需要大量的铁，“大率用铁二斤四两，得铜一斤。”
铁的原子量是56，铁密度7.86g/cm3；铜的原子量是64，铜密度8.96g/cm3。置换反应CuSO₄+Fe=Cu+FeSO₄，完全反应后，理论值是7斤铁置换出8斤铜。1斤铜需要2.25斤铁置换，耗铁远远高于理论值，主要有四个方面原因。
其一，采用的是生铁置换铜，生铁里含碳、钙等杂质很多；
其二，工艺上不完善，采用从铁片上刮取铜，会有很多铁末混入铜粉里。
其三，为了去除胆铜里的铁杂质，要经过三次熔炼，以去除铁杂质。三次熔炼的过程中，会损失一些铜；
其四，胆水里可能含酸性物质较多，酸离子会跟铁发生化学反应，损耗铁。
现代，仍有一部分小矿山采用胆铜法冶炼铜，铁采用铁屑，置换率在1.5-2.5之间。所以，宋代的2.25的置换率在现代也是在容许率里。
铁是低值金属，用湿法炼铜，节省成本和人力。古人不懂置换原理，初期，以为提炼出的仍是铁，或称为伪铜。
我国早在汉代时期就已经认识到胆矾水与铁之间的化学反应，淮南王刘安撰写的《淮南万毕术》中就有“白青得铁，即化为铜”的记载。魏晋时期，《神农本草经》卷一《石胆》记载“石胆……能化铁为铜，合成金银，练饵食之不老”；东晋葛洪所著《抱朴子》卷一六《黄白》载：“诈者谓以曾青涂铁，铁赤色如铜。”
当时人们对胆铜的认识和实践，还局限在道家炼丹术和医家药方的范围内。汉魏晋以来的记载确凿无疑地说明，当时人们已发现了铁与胆矾放一起，能置换出铜这一现象。为后人探索胆铜法生产提供了依据。
沈括在《梦溪笔谈》中记述的“信州铅山县有苦泉, 流以为涧。抱其水熬之,则成胆矾, 烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜, 久之亦化为铜。”经考证, 这段是沈括的读书笔记, 摘录自《丹房镜源》。《丹房镜源》成书在唐乾元至宝应年间( 7 5 8一7 62 年) , 所以这应为唐代的水法炼铜的史料。到了唐末, 用铁自铜盐溶液中取代而生产的铜名叫“铁铜” , 并被列为十种铜之一种, 五代轩辕述在《宝藏论》中指出“铁铜: 以苦胆水浸至生赤煤, 熬炼成, 而黑坚。”
在《太平御览》卷八九七, 药部五中, 于“ 淮南万毕术日: 白青得铁即化为铜” 条下有小字注释“ 取矾石、白青分等练治台铁, 即成铜矣。”这应是《太平御览》编者所引或所注, 即不迟于宋太平兴国二至八年间( 9 7 7一9 83 年)。
上述材料说明唐代以来已有小规模胆水法炼铜生产了, 这可能是用铁锅熬炼胆矾的工人发展起来的。
宋代采用尝试用铁提炼铜并用来铸钱的最早的记载是景祐年(1034-1038年)初。
《宋史》24 “景祐初，诏三司以江东、福建、广南盛输缗钱合三十余万易为金帛，钱流民间。许申为三司度支判官，建议以药化铁与铜杂铸，轻重如铜钱法，铜居三分，铁六分，皆有奇赢，亦得钱千，费省而利厚。诏申用其法铸于京师。大率铸钱杂铅、锡，则其液流速而易成，申杂以铁，流涩而多不就，工人苦之。初命申铸万缗，逾月裁得万钱。申性诡谲，少成事，自度言无效，乃求为江东转运使，欲用其法于江州。朝廷从之，因诏申即江州铸百万缗，毋漏其法。中外知其非是，而宰相主之，卒无成功。”
许申建议以药化铁与铜杂铸，药显然是硫酸铜，药化铁，就是要将铁置换出硫酸铜里的铜。只可惜，许申方法不对，“药化铁”含的铁杂质太多，直接拿来铸钱的话，很难成功。
“初命申铸万缗，逾月裁得万钱”，铸成的钱虽然很少，说明已经采用了胆铜，只是此时提炼胆铜的方法落后，其胆铜含铁杂质太多，不好用，不容易铸钱。
早期人们并没有认识到胆铜就是铜，以为本质还是铁，对于胆铜里夹杂的铁的危害没有充分认识到，也就没有想到好的方法解决不容易铸钱的难题。
“铜居三分，铁六分”，也就是黄铜三分，胆铜 六分，铅锡一份。铜杂以铅锡后，流动性好“大率铸钱杂铅、锡，则其液流速而易成”，用含铁杂质多的胆铜代替铅锡，流动性当然很差，而且，铜的熔点1200多度，含铅锡多的青铜熔点只有800多度，显然是含铅锡多的青铜容易铸钱。南宋，用的胆铜含铁杂质也多，不过，是把胆铜当铜，增加大量铅锡，虽然含铁杂质多，仍能铸钱。
苏辙《龙川略志》25载“有商人自言于户部，有秘法能以胆矾点铁为铜者。予召而诘之曰：‘法所禁而汝能之，诚秘法也。今若试之于官，则所为必广，汝一人而不能自了，必使他人助汝，则人人知之，非复秘也，昔之所禁，今将遍行天下。且吾掌朝廷大计，而首以行滥乱法，吾不为也。’其人黾俛而出，即诣都省言之，诸公惑之，令试￥￥￥￥，厥后竟不成。”
苏辙，唐宋八大家三苏之一，苏轼的弟弟。《续资治通鉴长编》记苏辙任户部侍郎的时间是在公元1087年（元祐二年）十一月至公元1089年（元祐四年）六月。
从元祐九年（1094年），苏轼写《月华寺》里的诗句来看，岑水场此时已经采用了胆水炼铜。饶州鄱阳有永平监铸钱，张潜的《浸铜要略》当是先在饶州兴利场提炼出了胆铜后，然后在永平监采用其提炼的胆铜铸钱成功后，才会大规模在信州铅山场采用，其后才会将《浸铜要略》的提炼胆铜方法在全国通推广，这在时间上需要有个逐步的过程。
所以，我认为，苏辙在《龙川略志》里提及的商人，很可能就是张潜。从苏辙记载看，他是极力反对采用胆铜的。“令试￥￥￥￥，厥后竟不成”，这句有些莫名其妙，宋代马刀一般会是钢刀，马刀斩铜块肯定是可以的，铜硬度没钢铁大。户部是管铸钱的，当是试验能否铸钱成功才是。或许是文人的文章不能净信吧。苏辙跟其兄苏轼都是保守派，跟王安石的改革派针锋相对。“即诣都省言之，诸公惑之”，说明都省的诸公（长官）相信了秘法。事实证明其后试验成功了，而且全国大范围采用成功。
元代危素《浸铜要略序》“今书作于绍圣间，而其说始备，盖元祐元年。”
张潜《浸铜要略》所记载的方法完备的时间是元祐元年，也正是苏辙任户部侍郎之前一年。工匠更注重的是实践，新的冶炼方式，只要实践一次就可以学会，让工匠将方法写成书却有些为难，我认为张潜的胆水浸铜法先在各矿场普及，张潜《浸铜要略》成书在较晚的绍圣年间。《浸铜要略》并不是单纯工匠使用的操作手册，主要目的是向朝廷表功的进献资料。
“取刮铁煤入炉，三炼成铜”，这个才是胆铜能成功的关键，三次提炼，去除了胆铜里的铁杂质，铁的熔点1538℃，铜的熔点1084℃，铁很难融入铜，基本都是以杂质而不是化合物形态存在于铜中，经过三次熔炼，剩下的是纯度高的铜。
虽然北宋铸钱采用了大量胆铜，但北宋铜钱质量远远超过南宋铜钱质量，很重要的原因是北宋胆铜都严格“三炼成铜”来提炼胆铜，而南宋则并未严格执行。南宋胆铜里，含的铁杂质非常多。再是，南宋铸钱的铅比例很高，杂以较多的铅后，钱币质量就很差，很容易腐蚀。
